Antioxidant a potenciál proti stárnutí pleti u vybraných thajských rostlin: Hodnocení in vitro a předpověď cíle in Silico, část 1

Abstraktní: Kůže je největší orgán, který plní řadu základních tělesných funkcí. Narušení struktury a funkcí pokožky během procesu stárnutí může vážně ovlivnit naše zdraví a pohodu. Rozsáhlé důkazy naznačují, že reaktivní formy kyslíku hrají zásadní roli ve stárnutí kůže prostřednictvím aktivace souvisejících degradačních enzymů. Zde bylo testováno 16 druhů thajských léčivých rostlin na jejich potenciální vlastnosti proti stárnutí pleti. Všechny extrakty byly zkoumány na celkový obsah fenolů a flavonoidů, antioxidační, antielastázové a antityrosinázové aktivity a také vazebnou schopnost sloučenin s cílovými enzymy molekulárním dokováním. Ze všech testovaných rostlin vykazovaly listy A. occidentale a G. zeylanicum silné antioxidanty a inhibici proti elastáze a tyrosináze. Mezi další potenciální rostliny patří list S. alata a plod A. catechu s relativně vysokou antielastázovou a antityrosinázovou aktivitou. Tyto výsledky jsou také v souladu s dokovacími studiemi sloučenin pocházejících z těchto rostlin. Bylo zjištěno, že inhibiční účinky více pozitivně korelují s fenolickými látkami než s flavonoidy. Celkově naše zjištění odhalují, že některé thajské rostliny spolu s kandidátskými sloučeninami jako přírodními zdroji antioxidantů a silných inhibitorů elastázy a tyrosinázy by mohly být vyvinuty jako slibné a účinné látky pro terapii stárnutí kůže.

Glykosid cistanche může také zvýšit aktivitu SOD v srdeční a jaterní tkáni a významně snížit obsah lipofuscinu a MDA v každé tkáni, účinně zachycovat různé reaktivní kyslíkové radikály (OH-, H₂O₂ atd.) a chránit před způsobeným poškozením DNA. OH-radikály. Fenylethanoidové glykosidy Cistanche mají robustní vychytávací schopnost volných radikálů, vyšší redukční schopnost než vitamin C, zlepšují aktivitu SOD v suspenzi spermií, snižují obsah MDA a mají určitý ochranný účinek na funkci membrány spermií. Polysacharidy Cistanche mohou zvýšit aktivitu SOD a GSH-Px v erytrocytech a plicních tkáních experimentálně senescentních myší způsobených D-galaktózou, stejně jako snížit obsah MDA a kolagenu v plicích a plazmě a zvýšit obsah elastinu. dobrý čisticí účinek na DPPH, prodlužuje dobu hypoxie u senescentních myší, zlepšuje aktivitu SOD v séru a oddaluje fyziologickou degeneraci plic u experimentálně senescentních myší Experimenty prokázaly, že Cistanche má dobrou antioxidační schopnost s buněčnou morfologickou degenerací a má potenciál být lékem k prevenci a léčbě nemocí stárnutí kůže. Zároveň má echinakosid v Cistanche významnou schopnost vychytávat volné radikály DPPH a má schopnost vychytávat reaktivní formy kyslíku a bránit volnými radikály indukované degradaci kolagenu a má také dobrý opravný účinek na poškození aniontů volnými radikály thyminu.

Klikněte na výhody rou cong rong

【Další informace:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】

Klíčová slova: fytomedicína; proti stárnutí; antioxidant; antielastáza; anti-tyrosináza; proanthokyanidin; Areca catechu; Anacardium occidentale; Glochidion zeylanicum; Senna alata

1. Úvod

Kůže je největší a nejsložitější orgán v lidském těle. Kůže slouží jako bariéra mezi tělem a vnějším prostředím a plní řadu funkcí [1]. Má významnou kosmetickou roli kromě ochrany těla před ztrátou vody a mikrobiální infekcí [2]. Kromě toho funguje na podporu dalších částí těla, jako je imunitní, nervový a endokrinní systém [1]. Vzhled mládí a krásy může mít pozitivní dopad na sociální chování lidí a lidský život [1,2]. Poškození struktury a funkcí kůže, ke kterému dochází v průběhu stárnutí, může mít vážný dopad na naše zdraví a pohodu [2,3]. Tenkost, suchost, nedostatek elasticity, hrubá textura, vrásky a tmavé pigmenty, to vše jsou běžné vlastnosti starší kůže [4]. Mnoho výzkumníků v současné době pracuje na vytváření potenciálních léků nebo chemikálií proti stárnutí, zejména těch, které jsou odvozeny z přírodních zdrojů pro léčbu stárnutí pokožky.

Obecně platí, že lidská kůže stárne dvěma způsoby: interně (v důsledku chronologického stárnutí) a externě (v důsledku proměnných prostředí ovlivněných faktory prostředí) [5]. Rozsáhlé důkazy naznačují, že oxidační stres prostřednictvím tvorby reaktivních forem kyslíku (ROS) hraje zásadní roli ve vnitřním i vnějším stárnutí kůže [6]. ROS způsobuje oxidační poškození kožních buněk poškozením esenciálních makromolekul, jako jsou nukleové kyseliny, enzymatické proteiny a membránové lipidy, což má za následek buněčnou poruchu a buněčnou smrt [7]. Oxidační stres také přispívá k degradaci extracelulární matrix (ECM) potlačením syntézy složek ECM (např. elastin) a aktivací enzymů degradujících ECM (např. elastázy), což má za následek ztrátu elasticity kůže [2,8,9]. Kromě toho může ROS způsobit nepravidelné nebo tmavé zbarvení kůže tím, že indukuje produkci hormonu stimulujícího melanocyty (-MSH) v keratinocytech, čímž spouští aktivaci enzymu tyrosinázy a podporuje syntézu melaninu v melanocytech [10,11]. Vychytávání ROS a inhibice aktivit elastázy a tyrosinázy by proto mohly být užitečné při léčbě nebo dokonce prevenci stárnutí kůže.

Přírodní produkty se v současné době těší velkému zájmu jako potenciální alternativní léky pro léčbu několika nemocí, stejně jako stárnutí a úbytků souvisejících s věkem [8,12,13]. Tropické rostliny by mohly být zajímavé k prozkoumání jejich potenciálu při léčbě stárnutí pleti. Jak bylo uvedeno dříve, několik andských a himálajských rostlin bylo považováno za zdroje sloučenin s potenciálním využitím jako přísady proti stárnutí [14,15]. Thajsko je známým místem pro pěstování široké škály tropických rostlin, z nichž mnohé nebyly rozsáhle studovány. Cílem tohoto výzkumu bylo najít potenciální přírodní zdroje pro vývoj nových léčebných postupů proti stárnutí pleti. Extrakty 16 druhů thajských léčivých rostlin byly studovány in vitro pro jejich vlastnosti související s anti-stárnutím pokožky, včetně celkového obsahu fenolů a flavonoidů, pohlcování volných radikálů, antielastázových a antityrosinázových aktivit. Dále jsme provedli korelační analýzu a přístup molekulárního dokování in silico, abychom odhalili slibné fytochemické sloučeniny ve třech nejúčinnějších rostlinách se silnou inhibicí proti enzymu elastáze nebo tyrosináze.

2. Výsledky

2.1. Extrakční výtěžky

Tabulka 1 ukazuje vědecký název, použité části, zdroj, extrakční metodu/rozpouštědlo a procentuální výnos thajských rostlin použitých v této studii. Procentní výtěžky extraktů se pohybovaly od 2.0 procent do 36,3 procent (tabulka 1). C. calendars měl nejvyšší výtěžnost těžby (36,3 procenta), následovaný M. caldera (18,2 procenta) a A. occidentale (16.0 procent), zatímco H. undatus měl nejnižší výnos (2.{{{{101} 13}} procent).

2.2. Celkový obsah fenolů v thajských rostlinách

Rostlinné extrakty vykazovaly různý celkový obsah fenolů v rozmezí od 14,06 ± 1,55 do 320,14 ± 7,95 mg ekvivalentu kyseliny gallové (GAE) na g suché hmotnosti extraktu (tabulka 2). G. zeylanicum (320,14 ± 7,95 mg GAE na g extraktu sušiny) měl nejvyšší obsah fenolů ve všech extraktech, následovaný A. catechu (295,79 ± 11,97 mg GAE na g extraktu sušiny) a M. caldera (210,99 ± 10,40 mg GAE na g suché hmotnosti extraktu). Nejnižší hladina byla zjištěna u C. kalendářů při 14,06 ± 1,55 mg GAE na g suché hmotnosti extraktu.

2.3. Celkový obsah flavonoidů v thajských rostlinách

Celkový obsah flavonoidů v rostlinných extraktech se u jednotlivých rostlinných druhů lišil a pohyboval se od 2,61 ± 0,42 do 84,48 ± 18,32 mg ekvivalentu kvercetinu (QE) na g suché hmotnosti extraktu (tabulka 2). Ze všech extraktů byl nejvyšší obsah flavonoidů zjištěn v M. caldera (84,48 ± 18,32 mg QE na g extraktu sušiny), dále G. zeylanicum (52,54 ± 7,25 mg QE na g extraktu sušiny) a P. dulce (28.01 ± 4,39 mg QE na g suché hmotnosti extraktu), v daném pořadí. Na druhé straně nejnižší hladina byla zjištěna u E. Americana, a to 2,61 ± 0,42 mg QE na g suché hmotnosti extraktu.

2.4. DPPH radikální čistící aktivita thajských rostlin

Test DPPH je založen na schopnosti sloučeniny darovat vodík vychytávat stabilní radikály DPPH [16]. Antioxidační kapacity rostlinných extraktů byly vyjádřeny jako procento aktivity vychytávání radikálů DPPH, mg ekvivalentní antioxidační kapacity vitaminu C (VCEAC) na g suché hmotnosti extraktu a poloviční maximální inhibiční koncentrace (IC50) (tabulka 3). Při 0,1 mg/ml extraktů se procento aktivity vychytávání DPPH pohybovalo od 6,40 do 93,18 procent. Čtyři rostlinné extrakty: G. zeylanicum (93,18 procenta), M. caldera (90,61 procenta), A. occidentale (89,01 procenta) a A. catechu (88,12 procenta), vykazovaly aktivitu pohlcování DPPH vyšší než 80 procent. Naproti tomu C. ternatea vykázala nejnižší vychytávací aktivitu 6,40 procenta. Toto pořadí bylo stejné při srovnání na základě relativních hodnot VCEAC. Podle hodnot IC50 se však antioxidační kapacita prvních čtyř rostlinných extraktů změnila v následujícím pořadí: G. zeylanicum > A. catechu > A. occidentale > M. caldera. Získané výsledky stanovení DPPH ukazují, že G. zeylanicum vykazovala nejsilnější antioxidační potenciál s nejvyšším procentem vychytávací aktivity a nejnižší hodnotou IC50.

2.5. ABTS Radical Scavenging Activity thajských rostlin

Test ABTS je založen na schopnosti sloučeniny přenášet atomy vodíku pro neutralizaci stabilního kationtu radikálů ABTS. Antioxidační kapacity rostlinných extraktů byly vyjádřeny jako procento aktivity vychytávání radikálů ABTS, mg VCEAC na g suché hmotnosti extraktu a IC50 (tabulka 4). Při 0,1 mg/ml extraktů se procento aktivity vychytávání ABTS pohybovalo od 13,93 procenta do 99,37 procenta. Osm rostlinných extraktů: G. zeylanicum (99,37 procenta), A. catechu (99,31 procenta), A. occidentale (99,23 procenta), M. caldera (98,88 procenta), E. Americana (95,62 procenta), Z. officinale (94,07 procenta ), P. dulce (83,99 procenta) a H. undatus (82,16 procenta) vykazovaly aktivitu vychytávání ABTS vyšší než 80 procent. Naproti tomu C. calendars vykázaly nejnižší aktivitu úklidu na 13,93 procenta. Antioxidační kapacita čtyř nejlepších rostlinných extraktů podle VCEAC a hodnoty IC50 byly zjištěny v podobném pořadí takto: G. zeylanicum > A. catechu > A. occidentale > M. caldera. Je pozoruhodné, že výsledky testu ABTS také ukázaly, že extraktem s nejsilnější antioxidační aktivitou byl list G. zeylanicum, což bylo reprezentováno nejvyšším procentem vychytávací aktivity a nejnižší hodnotou IC50.

2.6. Anti-elastázová aktivita thajských rostlin

Inhibiční aktivita elastázy rostlinných extraktů byla hodnocena pomocí testu inhibice elastázy s N-sukcinyl-trialanyl-paranitroanilidem (SANA) jako substrátem. Epigalokatechin galát (EGCG) (0,1 mg/ml), který byl použit jako pozitivní kontrola, vykazoval úroveň inhibice 45,27 procent. Inhibiční aktivity extraktů na elastázu jsou uvedeny v tabulce 5 (viz také tabulka SI). Při 0,5 mg/ml extraktů se procenta inhibice elastázy pohybovala od 1,33 procenta do 88,31 procenta. A. catechu měl nejvyšší inhibiční účinek na elastázu s 88,31 procenta, následovaný G. zeylanicum (87,43 procenta), A. occidentale (84,78 procenta) a S. alata (73,95 procenta), zatímco kůra S. asper měla nejnižší inhibiční účinek na elastázu efekt na 1,33 procenta . Kvůli vysoké absorbanci pozadí byly některé rostlinné extrakty bez detekovatelné aktivity znovu testovány na 0,1 mg/ml. Bylo zjištěno, že M. caldera, P. nigrum, Z. cassumunar a list S. asper, kromě Z. officinale, vykazovaly nízké až střední inhibiční aktivity v rozmezí od 3,46 procenta do 35,74 procenta. Nicméně účinky C. calendars, C. asiatica, C. ternatea, E. americana a H. undatus nebyly pozorovány ani při vyšších koncentracích.

2.7. Anti-tyrosinázová aktivita thajských rostlin

Tyrosinázová inhibiční aktivita rostlinných extraktů byla hodnocena pomocí dopachromové metody s 3,4-dihydroxy-L-fenylalaninem (L-DOPA) jako substrátem. Kyselina kojová (KA) (0.02 mg/ml), pozitivní kontrola, vykazovala úroveň inhibice 68,35 procenta. Tyrosinázová inhibiční aktivita extraktů je uvedena v tabulce 6 (viz také tabulka S2). Při 1 mg/ml extraktů se procenta inhibice tyrosinázy pohybovala od 4,80 procenta do 91,51 procenta. G. zeylanicum měl nejvyšší inhibiční účinek na tyrosinázu 91,51 procenta, následovaný A. occidentale (81,01 procenta), M. caldera (76,12 procenta) a A. catechu (75,38 procenta), zatímco P. nigrum měl nejnižší inhibiční účinek na tyrosinázu na 4,80 procenta. Dva rostlinné extrakty bez detekovatelné aktivity kvůli vysoké absorbanci pozadí byly znovu testovány při 0,1 mg/ml a aktivity byly zjištěny na 3,98 procenta (Z. cassumunar) a 21,28 procenta (Z. officinale). P. dulce však nevykazoval žádný účinek ani při zvýšené koncentraci.

2.8. Korelační analýza

S ohledem na několik předchozích zpráv o potenciálním inhibičním účinku rostlinných extraktů na elastázu a tyrosinázu [8,16,17] bylo pravděpodobné, že extrakty mají vysoký antioxidační potenciál a mají tendenci mít silný inhibiční účinek na elastázu a tyrosinázu. Abychom tyto vztahy v této studii ověřili, provedli jsme dále Pearsonovu korelační analýzu, abychom prozkoumali vztah mezi inhibičními aktivitami obou enzymů a úrovní obsahu antioxidantů a také antioxidačními kapacitami mezi použitými extrakty. Síla korelace je rozdělena podle korelačního koeficientu (hodnota r) takto: r=0.91{{10}} až 1.000 označují velmi silnou korelaci, r=0,710 až 0,900 značí vysokou korelaci, r=0,410 až 0,700 značí střední korelaci, r=0,210 až 0,400 označuje malou korelaci a r=0.000 až 0,200 označuje slabou korelaci [18]. Inhibice elastázy měla vysokou pozitivní korelaci s celkovým obsahem fenolů, DPPH a aktivitami vychytávání radikálů ABTS, jak je znázorněno na obrázcích la, c, respektive d. Podobně inhibice tyrosinázy vykazovala velmi silnou pozitivní korelaci s celkovým obsahem fenolů a aktivitou vychytávání radikálů ABTS (obrázek 2a, d), zatímco vykazovala vysokou pozitivní korelaci s aktivitou vychytávání radikálů DPPH (obrázek 2c). Celkový obsah flavonoidů však mírně pozitivně koreloval s inhibicí elastázy i tyrosinázy (obrázky 1b a 2b). Tyto výsledky ukázaly, že fenolické sloučeniny a antioxidační aktivita mohou významně přispět k inhibici enzymů elastázy a tyrosinázy.

2.9. Molekulární dokování

Dále jsme hodnotili schopnosti fytochemických sloučenin u tří nejúčinnějších rostlin se silnou inhibicí proti enzymům elastázy nebo tyrosinázy. Molekulární dokování se obecně používá k predikci vazebné afinity sloučenin k proteinovým receptorům nebo enzymům ve srovnání se známými inhibitory. Podle našich výsledků in vitro screeningových testů jsme zjistili, že A. occidentale byl nejúčinnějším inhibitorem elastázy, následovaný G. zeylanicum a S. alata, v pořadí hodnot IC50. Vybrali jsme tedy fytochemické sloučeniny odvozené z těchto tří rostlin, abychom vyhodnotili jejich schopnost inhibovat elastázu. Výsledky interakcí mezi elastázou (3HGP) a sloučeninami jsou uvedeny v tabulce S4 jako vazebná energie, inhibiční konstanta, počet vodíkových vazeb, interakce aminokyselin a délka vazby. Vazebná energie mezi 3HGP a sloučeninami vykazuje skóre v rozmezí od -2,26 do -11,95 kcal/mol (tabulka S4). EGCG, pozitivní kontrola, vykazovala vazebnou energii při -9,69 kcal/mol. Podle výsledků dokování pět sloučenin vykazovalo nižší vazebnou energii než pozitivní kontrola. Tetramer proanthokyanidinu vykazoval nejnižší vazebnou energii (-11,95 kcal/mol), což naznačovalo, že má nejlepší afinitu ve srovnání s jinými sloučeninami při inhibici elastázy, dále amentoflavon, rutin, agathisflavon a kaempferol 3-O-gentiobiosid s vazebnými energiemi -11,81, -10,12, -9,92, respektive -9,73.

Kromě toho pořadí hodnot IC50 pro rostlinné extrakty s inhibicí tyrosinázy bylo velmi podobné inhibici elastázy. Zjistili jsme, že nejvyšší inhibiční účinek má G. zeylanicum, následovaný A. catechu a A. occidentale. Sloučeniny odvozené z těchto tří rostlin byly tedy vybrány ke zkoumání jejich schopnosti inhibovat tyrosinázu. Výsledky interakcí mezi tyrosinázou (2Y9X) a sloučeninami jsou uvedeny v tabulce S5 jako vazebná energie, inhibiční konstanta, počet vodíkových vazeb, interakce aminokyselin a délka vazby. Vazebná energie mezi 2Y9X a sloučeninami vykazovala skóre v rozmezí od -4,56 do -10,42 kcal/mol (tabulka S5). KA, dobře známý inhibitor tyrosinázy, vykazoval vazebnou energii -4,59 kcal/mol. Na základě výsledků dokování vykazovaly kyselina o-kumarová (-10,42 kcal/mol) a tetramer proanthokyanidinu (-10,42 kcal/mol) nejnižší vazebnou energii proti elastáze ve srovnání s jinými sloučeninami, dále pak kyselina kávová, kyselina ferulová a arekový tanin A1 s vazebnými energiemi −10,10, −10.00 a −9,94, v tomto pořadí. Obrázky 3 a 4 představují 2D diagramy interakcí ligand-protein pro elastázu a tyrosinázu, pro pozitivní kontrolu a pět sloučenin s nejnižší vazebnou energií.

【Další informace:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】